彭安翔

（湖南益陽(yáng)公路橋梁建設(shè)有限責(zé)任公司，湖南 益陽(yáng) 413000）

混凝土廣泛應(yīng)用于建筑領(lǐng)域，尤其是橋梁建設(shè)，更加依賴混凝土。但混凝土澆筑時(shí)有水化反應(yīng)，產(chǎn)生熱量，混凝土澆筑量越多，產(chǎn)生熱量越多，積累在內(nèi)部，短時(shí)間內(nèi)難以散發(fā)，導(dǎo)致混凝土內(nèi)部溫度較高，外部溫度較低，內(nèi)外溫差較大則會(huì)影響混凝土結(jié)構(gòu)質(zhì)量，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)裂縫。本文依托某特大橋項(xiàng)目施工實(shí)踐，研究了控溫技術(shù)和措施，經(jīng)溫度監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，本項(xiàng)目采取的措施富有成效，可應(yīng)用推廣。

1 工程概況

某高速公路大橋總長(zhǎng)964 m，主橋長(zhǎng)度為（80+2×125+75）m，采用預(yù)應(yīng)力連續(xù)鋼結(jié)構(gòu)形式，該橋梁主橋橋墩為9#墩、10#墩、11#墩，其承臺(tái)橫橋向長(zhǎng)22 m，順橋向?qū)挒?.3 m，高度為4 m。主墩承臺(tái) 為C30 混凝土，其單次澆筑方量為782.674 方，屬于大容積混凝土，在施工中需要進(jìn)行溫度控制技術(shù)。

2 主要施工工藝流程

9#、10#、11#主墩入水承臺(tái)施工流程圖如圖1 所示。

圖1 主墩水中承臺(tái)施工流程圖

3 承臺(tái)大體積混凝土溫控方案

3.1 原材料選擇和混凝土配合比優(yōu)化

減少混凝土水化熱是減少混凝土內(nèi)外溫差的一種行之有效的措施，通過(guò)調(diào)節(jié)最佳配合比可以達(dá)到以下目的：3.1.1 水泥、外加劑、摻料組分適當(dāng)比例調(diào)整，并在遵循“強(qiáng)度合格”的原則下通過(guò)降低水泥用量的方法來(lái)降低水泥的發(fā)熱量；3.1.2 與其它混凝土比較，泵送混凝土具有施工方便、效率高、勞動(dòng)力少等優(yōu)勢(shì)，但對(duì)和易性、粘聚性的要求也較高，通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明，該橋承臺(tái)的C30混凝土配合比如表1 所示。

表1 優(yōu)化后C30 承臺(tái)混凝土配合比

3.2 承臺(tái)大體積混凝土分層澆筑措施

在施工過(guò)程中，采用了整體分層和傾斜分層施工方法，可以有效地克服混凝土初期的熱量損失：

3.2.1 全面分層法，一般是沿結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)邊施工，澆筑完第一層混凝土，并在初凝前澆筑第二層混凝土如圖2所示；

圖2 全面分層法

3.2.2 斜面分層法，結(jié)構(gòu)厚度與長(zhǎng)度比低于1/3 時(shí)，自下而上振搗，杜絕出現(xiàn)施工縫，圖3 所示為具體施工情況。

圖3 斜面分層法

3.2.3 本項(xiàng)目，澆筑承臺(tái)底層3m 采取斜面分層法，澆筑頂層2m 采取全面分層法。

3.3 承臺(tái)冷卻管埋設(shè)及控制要求

若承臺(tái)結(jié)構(gòu)尺寸較大，常采取一次性澆筑施工措施，除優(yōu)化配合比，減少水化熱對(duì)溫度進(jìn)行控制外，還可以在承臺(tái)內(nèi)部加設(shè)冷卻管，實(shí)施水循環(huán)等措施，將多余熱量帶出，有效控制內(nèi)部溫度，降低內(nèi)外溫差：3.3.1 本項(xiàng)目選擇Φ50×2.5mm 焊管作為冷卻管布設(shè)在承臺(tái)中，為有效規(guī)避冷卻管長(zhǎng)時(shí)間置于混凝土中所致的堵管問(wèn)題，本項(xiàng)目采取單層獨(dú)設(shè)冷卻管形式循環(huán)水；3.3.2 本項(xiàng)目共設(shè)冷卻管4 層，同時(shí)可以根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)厚度調(diào)節(jié)循環(huán)水的流量，科學(xué)進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)和控制[3]；3.3.3 大體積混凝土承臺(tái)內(nèi)部冷卻管布設(shè)見(jiàn)圖4。

圖4 承臺(tái)冷卻管布置圖

3.4 承臺(tái)大體積混凝土的合理養(yǎng)護(hù)

混凝土澆筑后，科學(xué)實(shí)施養(yǎng)護(hù)，有效規(guī)避開(kāi)裂通病?；炷翝仓?，很容易出現(xiàn)干裂縫，主要因?yàn)轲B(yǎng)護(hù)混凝土前期措施不當(dāng)，導(dǎo)致水分散失較快，水泥顆粒未及時(shí)與水結(jié)合而發(fā)熱，穩(wěn)定結(jié)晶未形成，導(dǎo)致強(qiáng)度不足，最終出現(xiàn)干縮裂縫。所以，必須加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)措施，確?；炷帘砻鏉駶?rùn)。3.4.1 養(yǎng)護(hù)混凝土的重要措施之一為控制溫度，一般采取內(nèi)部結(jié)合外部的控制措施。內(nèi)部措施為依托循環(huán)冷卻水，實(shí)施物理降溫，降低因水化熱導(dǎo)致的溫度升高，實(shí)現(xiàn)控制溫度；外部措施則為，混凝土終凝前，通過(guò)麻袋、塑料薄膜、海綿等保存材料，覆蓋混凝土表面，有效阻斷結(jié)構(gòu)外表面和環(huán)境，科學(xué)控制內(nèi)外溫差，該措施為保溫法。通過(guò)上述“內(nèi)降溫、外控溫”的內(nèi)外結(jié)合措施，有效杜絕出現(xiàn)溫度裂縫[4]。3.4.2 根據(jù)施工情況，有效增加養(yǎng)護(hù)時(shí)長(zhǎng)。因本項(xiàng)目在冬季開(kāi)展承臺(tái)施工，外界溫度較低，混凝土內(nèi)部水化速度較慢，需較長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到相應(yīng)要求，且水分散失更快，所以，溫度、濕度必須與養(yǎng)護(hù)條件相符，確保結(jié)構(gòu)表面更加濕潤(rùn)，同時(shí)依托養(yǎng)護(hù)情況安排合適時(shí)間實(shí)施養(yǎng)護(hù)施工，本項(xiàng)目養(yǎng)護(hù)時(shí)間超過(guò)3周。同時(shí)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間段內(nèi)，若混凝土強(qiáng)度大于2.5MPa，才能附加載荷，如進(jìn)行模板施工等，不然將會(huì)對(duì)整體結(jié)構(gòu)造成影響[5]。3.4.3 科學(xué)規(guī)劃實(shí)施拆模。模板拆除前，應(yīng)首先明確混凝土強(qiáng)度，了解其表面溫度與環(huán)境溫度差，一般而言，強(qiáng)度必須大于10MPa，且溫差不應(yīng)大于20℃，滿足上述兩個(gè)條件后，方可拆除模板。拆除模板過(guò)程中，應(yīng)重視保護(hù)結(jié)構(gòu)，確保表面完整性。拆除模板時(shí)及拆除后，還需繼續(xù)實(shí)施保溫措施，同時(shí)進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)[6]。

4 承臺(tái)混凝土溫度監(jiān)測(cè)

施工時(shí)應(yīng)強(qiáng)化監(jiān)測(cè)和控制溫度，將測(cè)試點(diǎn)布設(shè)于混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)部，實(shí)施信息化控制措施，對(duì)混凝土內(nèi)部溫度變化情況及時(shí)獲取，檢測(cè)溫度的流程如下：

4.1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容及基本要求

監(jiān)測(cè)溫度由兩部分組成：一部分為監(jiān)測(cè)混凝土溫度，另一部分為監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度：4.1.1 環(huán)境溫度。影響環(huán)境溫度的因素有很多，如施工季節(jié)、施工當(dāng)天天氣狀況、養(yǎng)護(hù)情況等；4.1.2 混凝土溫度是施工階段控溫的主要指標(biāo)之一，需要重點(diǎn)監(jiān)測(cè)施工前、施工中和施工后的溫度數(shù)據(jù)，了解其變化情況。監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要包含以下幾部分，混凝土完成拌和制備溫度，入模溫度，澆筑溫度，控溫措施后的溫度等，尤其是澆筑混凝土后，可以根據(jù)監(jiān)測(cè)的溫度有針對(duì)性的采取養(yǎng)護(hù)措施，隨時(shí)調(diào)整養(yǎng)護(hù)，提升養(yǎng)護(hù)的精確性，因此需予以重視[7]。

4.2 承臺(tái)混凝土溫度控制標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)現(xiàn)行大體積混凝土施工標(biāo)準(zhǔn)和要求，與本項(xiàng)目施工情況相結(jié)合，確定下列控制混凝土溫度指標(biāo)：4.2.1嚴(yán)格控制混凝土入模溫度，通常入模溫度介于5℃至≤28℃之間；4.2.2 混凝土內(nèi)部溫度最大值不應(yīng)超過(guò)75℃，對(duì)比入模溫度，二者溫差不應(yīng)超過(guò)50℃；4.2.3 從整體上看，內(nèi)外溫度應(yīng)控制在25℃以下；4.2.4 溫度降低時(shí)，降溫速度應(yīng)低于2℃/d；4.2.5 降溫過(guò)程中，進(jìn)出口處冷卻水溫差小于10℃；4.2.6 若要拆模，必須確保承臺(tái)環(huán)境溫度與表面溫度差低于20℃[8]。

4.3 承臺(tái)溫度監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置

為提高監(jiān)測(cè)效率，該承臺(tái)澆筑階段需確定在1/4 的結(jié)構(gòu)區(qū)域布置溫度傳感器，在垂直方向進(jìn)行分層設(shè)置，在結(jié)構(gòu)中均勻地布置了各個(gè)測(cè)點(diǎn)，每個(gè)承臺(tái)溫度檢測(cè)點(diǎn)位于核心區(qū)，圖5 和圖6 分別給出了測(cè)量點(diǎn)的結(jié)構(gòu)圖。

圖5 溫度傳感器布置立面圖（單位：cm）

圖6 溫度傳感器布置平面圖（單位：cm）

5 溫度監(jiān)測(cè)結(jié)果與分析

通過(guò)對(duì)各層的監(jiān)測(cè)，得出了相應(yīng)的溫控測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2，并依據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。

表2 承臺(tái)大體積混凝土溫控測(cè)試結(jié)果匯總

5.1 承臺(tái)混凝土的溫度變化表現(xiàn)出前期溫度升溫較高，升溫期一般持續(xù)2-3 天達(dá)到溫度高峰，然后迅速降低，各個(gè)斷面平均最高氣溫為（39.10～56.10）℃。

5.2 從測(cè)點(diǎn)的分布可知，溫升值越大，說(shuō)明內(nèi)部的水化熱反應(yīng)越激烈；由于其產(chǎn)生的熱量較大，而且不容易消散，所以對(duì)其產(chǎn)生的溫升作用非常明顯，因此，加強(qiáng)對(duì)內(nèi)部核心區(qū)的溫度監(jiān)測(cè)是非常重要的。

5.3 混凝土各層斷面的最大內(nèi)表面溫差為（18.4～24.10）℃，符合現(xiàn)行大體積溫控標(biāo)準(zhǔn)中所述的不大于25℃的要求。

5.4 在（41.30～59.50）℃的情況下，該結(jié)構(gòu)的內(nèi)部溫度峰值沒(méi)有超過(guò)75℃的預(yù)定值，并且峰值溫度的持續(xù)時(shí)間都很短。

6 結(jié)論

溫度監(jiān)測(cè)是大體積混凝土施工的關(guān)鍵，大體積混凝土混度控制措施主要有：（1）采取合理的混凝土配合比合理安排分層澆筑順序；（2）采用有效的“保濕散熱控溫度”措施；（3）確定最佳澆筑時(shí)間并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控；（4）實(shí)現(xiàn)信息化管理與及時(shí)反饋調(diào)整；這些措施的綜合運(yùn)用，既能保證施工質(zhì)量，又能控制溫度裂縫。工程實(shí)踐表明，承臺(tái)的溫控指標(biāo)達(dá)到了規(guī)范指標(biāo)且無(wú)溫度裂縫現(xiàn)象，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和技術(shù)效果，所采用的溫控技術(shù)對(duì)同類工程施工有一定的借鑒意義。